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什麼是超視距雷達?有多厲害?哪幾個國家掌握?

超視距雷達,天波雷達 (英語:Skywave OTH radar, Skywave Over-the-horizon radar,或稱BTH, beyond the horizon),天波 (Skywave)是指從電離層(上層大氣的帶電層)反射或折射回地球的無線電波的傳播,由於它不受地球曲率的限制,天波傳播可以用於在洲際距離上超越地平線,它主要使用短波頻段,通常為1.6-30MHz兆赫(187.4-10.0m米)。它使雷達系統能夠發現非常遠的目標,通常長達數千公里。

天波OTH雷達的工作原理

幾個OTH雷達系統在20世紀50年代和60年代開始部署,用於部分的早期預警雷達系統,但是這些一般都被空中早期預警雷達系統代替了。隨著冷戰結束,精確遠程追蹤的需求不那麼重要,因為可用於海上偵察和禁毒執法,較為便宜的地面雷達重新受到關注,於是OTH雷達最近又恢復使用。

天波傳輸—無線電波

天波傳輸—無線電波(黑色)經由電離層(暗紅色)單次或多次反射回地面

美國空軍

美國空軍羅馬實驗室的AN/FPS-118 OTH-B 首次成功。1兆瓦發射器和分離的接收器原型安裝在緬因州,可提供900到3,300公里,60度扇形的覆蓋面。永久發射設施建設在美國莫斯科空軍站,接收設施則在哥倫比亞福爾斯空軍站,操作中心設在他們之間的班格爾。覆蓋面可由額外的接收器延展,提供完整的180度弧(每60度稱為一個「扇區」)。通用航空被授予了開發合同,將現有的東海岸系統擴展多兩個區,同時在西海岸另建一個三扇區系統,阿拉斯加一個兩扇區系統,和一個面向南方的一扇區系統。1992年,空軍承包東海岸三扇區覆蓋面順時針方向的擴展,使之能夠覆蓋美國的東南邊界。此外,範圍擴大到3,000英里(4,800千米),穿過赤道。每周隨機工作40小時。雷達數據傳給邁阿密美國海關/海岸警衛隊C3I中心;基韋斯特聯合特遣隊4號指揮中心;基韋斯特美國南方司令部指揮中心;和巴拿馬美國南方司令部指揮中心。

隨著冷戰結束,緬因州的兩位議員的影響力不足以維持運作,阿拉斯加和南向地點也被取消。

到2002年,西海岸設施被降級到「冷藏」狀態,意味著管理者只提供最小限度的維護。拆除設施可行性研究開始。經過一段時間的公共投入和環境研究,2005年7月,美國空軍空戰司令部發表了「西海岸設施-超視距回波雷達設備拆除的最終環境評估」。

最終決定拆除俄勒岡州聖誕谷外的西海岸發射器地址內的所有雷達設備,和拆除加州Tulelake附近的接收器。2007年7月,工作完成,天線陣列被拆除,兩處的建築,圍欄,和基礎設施原封不動。

美國海軍

美國海軍也製作了自己的雷達系統,AN/TPS-71 ROTHR (可重定位超視距雷達 ),可覆蓋64度角的楔形區域,距離500-1,600海里(925-3,000公里)。ROTHR最初用於記錄太平洋上船隻和飛機的運動,也使協調艦隊運動在交戰時處於有利地位。ROTHR系統原型安裝在阿拉斯加阿留申群島的安奇卡島上,監視俄羅斯東海岸,1991年用到1993年。

美國海軍可重定位超視距雷達站

設備後來拆除保管。首次生產的系統安裝在弗吉尼亞試驗場用於接收測試,但是後來轉用作反非法毒品交易,覆蓋中美洲和加勒比地區。第二次生產的ROTHR設立在德克薩斯,在加勒比地區重複覆蓋了一大部分,但也提供了太平洋和南至哥倫比亞的覆蓋。也作用於反毒品交易。第三,也是最後生產的系統,安裝在波多黎各,使緝毒監控的拓展穿過赤道,深入南美。

美國海軍ROTHR站的覆蓋面

三個位於德克薩斯,弗吉尼亞,波多黎各的美國海軍ROTHR站的覆蓋面

蘇聯/俄羅斯

蘇聯 早在20世紀50年代也開始了OTH系統研究。他們的第一個實驗模型是建設在1949年的維亞爾 (扇子)。下一個正式的項目是杜加-2 ,建立在尼古拉耶夫外(在靠近敖德薩處的黑海海岸)。指向東端,1971年11月7日,杜加-2首次啟動,並成功用於追蹤從遠東和太平洋發射到新地島實驗場的導彈。

接下來的第一個運作系統,西方稱為「Steel Yard 」,1976開始發出信號。建立在戈梅利,靠近切爾諾貝利,它指向北端,覆蓋了美國本土。短波頻段中部的大聲重複的脈衝使它被業餘無線電愛好者(ham)稱為俄羅斯啄木鳥。最終,主要因為他干擾了商用飛機使用的特定遠程空對地通信,蘇聯改變了所使用的頻率,甚至並不承認他們是聲源。第二個系統建在西伯利亞,同時覆蓋了美國本土和阿拉斯加。

Duga-3超視距雷達陣列

位於烏克蘭切爾諾貝利(Chenobyl)外地區的Duga-3超視距雷達陣列

沃羅涅日-DM雷達:雷達的峰值功率達625千瓦,它擁有相控陣雷達、大型計算機組、信號分析處理設備及配套設備儀器,可通過更換相應的設備模塊迅速完成日常維修和系統升級,時刻保持最先進的技術性能。2006年在列寧格勒州列赫圖西村投入試驗性作戰值班,探測距離達6000公里。

澳大利亞

最近增加的是澳大利亞國防部在1998年開發,2000年完成的金達利作戰雷達網。由澳大利亞皇家空軍一號雷達監視部隊操作。金達利是一個使用了OTH-B(超視距後向散射雷達)的多元靜態雷達(多接收器)系統,使它兼具遠程探測和反隱形的能力。官方的距離是3,000千米(1,900英里),但在1997年的原型就可以探測遠在5,500千米(3,400英里)由中國發射的導彈。

金達利作戰雷達網的官方覆蓋面

由於改進的電子和信號處理,相比於美國的OTH-B的1兆瓦功率,金達利功率僅560千瓦,但卻比美國20世紀80年代的系統提供更遠的距離。

法國

法國在20世紀90年代也開發出了名叫諾斯特拉德馬斯的OTH雷達(代表New Transhorizon Decametric System Applying Studio Methods)。2005年開始服務於法國軍隊,但是仍在開發。它基於星形的發射接受(單站)天線場,可用於探測360度,超過一千米高的飛機。使用的頻率範圍是6到30MHz。

中國

據報道,一些OTH-B和其他OTH-SW(表面波)雷達在中國已經在運作。關於這些系統,細節甚少。然而,這些雷達的傳播導致對其他國際授權用戶干涉較多。

最早呼籲中國要研究超視距雷達的專家是錢學森,但是直到包養浩、焦培南在1982年時研製出中國第一部「脈衝體制天波超視距試驗雷達」(112-1雷達),成功地在強雜波中檢測到900–1500km的民航機,因此獲得1985年國家科技進步二等獎。經過多年的研究,10年前就傳出解放軍組建「天波旅」,但是一直都未獲證實。2016年元月,加拿大《漢和防務評論》曾指出,中國對天波雷達已進入聯試階段尾聲,並成立了由解放軍總部直接管轄的天波旅。中國第一座天波雷達部署在湖北、河南、安徽三省交界處,探測範圍即可覆蓋整個東南沿海,東到日本東京以南的西太平洋海域,南到菲律賓以東海域。因此,第一座加上位於內蒙的第二座,兩者覆蓋範圍將交集在西太平洋,也就是說,未來東海發生戰爭時,美日可能部署的區域。探測距離超遠的天波雷達,其波長是10至60米,恰好是隱形戰機的長度,所以可具備相當反隱形偵測能力。此外經過衛星識別對航母群進行持續跟蹤,為其它偵察手段進行再次定位提供引導。


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